Галлий тает в ладони и расширяется при замерзании

Почему металл тает от тепла руки

У галлия температура плавления около 30 °C — ниже температуры тела. Поэтому кусочек металла, прохладный на ощупь вначале, постепенно получает тепло от ладони и превращается в блестящую жидкую каплю. Это не особая реакция с кожей: тепло просто передаётся от более тёплой руки к более холодному металлу, пока тот не достигнет температуры плавления.

При охлаждении галлий снова кристаллизуется. Жидкость при этом не исчезает и не превращается в другой материал: её атомы упорядочиваются в твёрдую структуру.

Почему при замерзании он занимает больше места

В большинстве веществ частицы в твёрдом состоянии укладываются плотнее, чем в жидкости. При замерзании такой материал сжимается. У галлия кристаллическая структура устроена иначе: атомы в ней образуют менее плотную упаковку, чем в жидком металле. Поэтому твёрдый галлий занимает больший объём.

Это свойство роднит его с водой: лёд тоже менее плотный, чем жидкая вода, и потому плавает. Но причина не в том, что галлий «ведёт себя как вода» во всём: необычный результат возникает из-за устройства именно его твёрдой кристаллической решётки.

Любопытный опыт — с важной оговоркой

Если расплавить галлий в ладони, а затем дать ему остыть, можно увидеть оба перехода: жидкий металл снова твердеет и слегка расширяется. Для такого опыта важны чистота металла и подходящие условия: примеси или случайное повреждение поверхности могут затруднить начало кристаллизации.

Главный парадокс здесь можно буквально подержать в руке: тепло тела плавит металл, а при обратном переходе в твёрдое состояние он не сжимается, а распирает собственную форму.